Comment dimensionner des panneaux solaires hors réseau ?

Des panneaux solaires hors réseau avec batterie ne fonctionnent de manière fiable en Belgique que si vous dimensionnez le système sur décembre, pas sur juin. Selon les données PVGIS, 1 kWc produit en décembre environ un quart de sa production de juin, et certaines semaines d'hiver les panneaux ne produisent presque rien. Une bonne installation solaire autonome se compose donc de quatre éléments que vous calculez ensemble. Les deux premiers sont assez de kWc avec une inclinaison bien choisie, et une batterie pour la consommation de nuit et une courte autonomie. Les deux autres sont un onduleur-chargeur qui forme lui-même le réseau, et un groupe électrogène à démarrage automatique pour les longs manques. La base reste toujours votre consommation quart-horaire mesurée.

Une école à Incourt, au cœur du Brabant wallon, fonctionne ainsi : de nouveaux panneaux solaires, un système de batteries et un groupe électrogène alimentent tout le site, sans raccordement au réseau. Vous avez peut-être déjà un premier projet, calculé sur votre consommation annuelle et une journée ensoleillée ? Il tient jusqu'à la première semaine grise de décembre, quand la batterie est vide le soir et que le groupe tourne bien plus que prévu. Un système dimensionné sur juin se paie en janvier.

De quoi se compose un système solaire hors réseau avec batterie ?

Une installation hors réseau n'a aucun réseau sur lequel se rabattre, chaque élément doit donc pouvoir porter toute la charge :

• Panneaux solaires (kWc) : la source principale. Leur nombre découle de la consommation d'hiver, pas de la consommation annuelle.
• Régulateur de charge MPPT : relie les panneaux directement à la batterie, côté courant continu (couplage DC).
• Batterie hors réseau (kWh) : le plus souvent lithium fer phosphate (LFP). Elle couvre la nuit et les courtes périodes sombres.
• Onduleur-chargeur hors réseau : convertit le courant continu en 230/400 V alternatif, forme le réseau local et charge la batterie à partir du groupe électrogène.
• Groupe électrogène : la réserve pour les longues périodes sans soleil, idéalement à démarrage automatique.
• Pilotage et suivi : dans un système hors réseau Victron, l'appareil GX commande notamment le groupe électrogène. Le suivi à distance vous montre à tout moment l'état du système.

Vous hésitez encore entre un système entièrement séparé du réseau et une solution intermédiaire ? Lisez d'abord notre article sur ce que signifie hors réseau et les règles qui s'appliquent.

Combien produisent vraiment des panneaux solaires en hiver en Belgique ?

Nous l'avons calculé avec PVGIS, l'outil solaire du Centre commun de recherche de la Commission européenne. Point de départ : 1 kWc à Hamme (Flandre orientale), orienté plein sud, 14 % de pertes système, données de rayonnement PVGIS-SARAH3 (moyennes 2005 à 2023).

La Wallonie ne fait pas exception. Avec les mêmes réglages, 1 kWc à Namur produit environ 31 kWh en décembre et 127 kWh en juin, soit 1 053 kWh sur l'année. Trois conclusions :

• Décembre donne environ 1,1 kWh par kWc et par jour, juin environ 4,3 kWh. Un système largement suffisant en juin manque d'énergie en décembre.
• Les moyennes cachent le vrai défi. Dans les séries horaires PVGIS de 2014 à 2023, 1 kWc à 35° à Hamme a produit moins de 0,5 kWh sur 43 % des jours de décembre. Les cinq jours consécutifs les plus faibles (décembre 2017) ont donné à peine 0,63 kWh par kWc au total. Le mois le plus faible était décembre 2023, avec 18,5 kWh par kWc. La neige sur les panneaux n'est pas comprise dans ces chiffres.
• Une inclinaison plus forte aide en hiver. À 60°, le même kWc produit environ 20 % de plus en décembre, pour environ 5 % de moins sur l'année. Dans un système hors réseau, cet échange est souvent intéressant, car le surplus d'été est de toute façon perdu.

Quelle capacité de batterie hors réseau et combien de jours d'autonomie ?

Une batterie qui couvre toute une semaine sombre d'hiver est rarement un choix raisonnable en Belgique. Si vous voulez couvrir cela uniquement par le stockage, vous payez une capacité qui reste inutilisée la plus grande partie de l'année. Nous dimensionnons donc la batterie sur :

• la consommation en dehors des heures de soleil lors d'une journée d'hiver représentative, mesurée par quart d'heure ;
• une courte autonomie, en général de l'ordre d'une journée, pour que le groupe électrogène ne doive pas démarrer à chaque journée nuageuse ;
• la capacité utile et la durée de vie. Victron indique par exemple pour ses batteries LFP 2 500 cycles à 80 % de profondeur de décharge et 5 000 cycles à 50 %, chaque fois jusqu'à au moins 80 % de la capacité nominale.

Attention aussi à la température. Ces mêmes batteries Victron ne peuvent se charger qu'entre +5 °C et +50 °C. Une batterie dans un hangar non chauffé risque donc de ne pas pouvoir se charger en janvier, précisément quand vous en avez le plus besoin. Placez la batterie dans un local hors gel et ventilé.

Victron MultiPlus-II ou Quattro : lequel choisir pour un système hors réseau ?

L'onduleur-chargeur est le cœur du système. En tant que Victron Energy Certified Partner, nous travaillons avec des appareils comme le Victron MultiPlus-II et le Quattro. La principale différence se trouve dans les entrées AC :

Selon la fiche technique du MultiPlus-II, vous pouvez raccorder sur cette seconde sortie des consommateurs qui ne doivent pas vider la batterie, comme un boiler. Vérifiez aussi :

• La puissance de pointe par phase. Mesurez-la par quart d'heure et regardez aussi les courants de démarrage des moteurs, compresseurs et pompes à chaleur.
• La puissance continue, pas le chiffre du modèle. Le chiffre dans le nom est une valeur en VA. Victron calcule lui-même avec la puissance continue à 25 °C : un MultiPlus-II 48/3000 fournit 2 400 W en continu.
• PowerAssist. Sous une forte charge, l'onduleur complète la puissance du groupe électrogène avec l'énergie de la batterie. Le groupe ne doit ainsi pas porter chaque pointe seul.

Dans notre cas hors réseau détaillé, trois Quattro 48/8000 alimentent chacun une phase d'une maison en 3 x 400 V.

Faut-il raccorder les panneaux hors réseau via un MPPT (DC) ou via l'onduleur (AC) ?

Avec le couplage DC, un régulateur de charge MPPT charge directement la batterie.

Avec le couplage AC, un onduleur photovoltaïque ordinaire est raccordé à la sortie de l'onduleur hors réseau. C'est pratique quand une installation existe déjà, mais il y a une limite stricte. Selon la règle du facteur 1.0 de Victron, la puissance photovoltaïque ne peut pas dépasser la puissance continue de l'onduleur-chargeur à 25 °C. L'onduleur hors réseau réduit alors la production de l'onduleur PV en augmentant la fréquence. Victron impose aussi une capacité de batterie minimale par kWc de PV couplé en AC. Les deux peuvent aussi se combiner : panneaux existants en couplage AC, extensions via un MPPT.

Pourquoi un groupe électrogène fait-il partie d'un système hors réseau en Belgique ?

Parce que décembre dicte la conception. Un groupe électrogène à démarrage automatique fait la différence entre un système qui fonctionne la plupart du temps et un système qui fonctionne toujours. Un appareil Victron GX peut démarrer et arrêter le groupe via un relais selon, entre autres, l'état de charge, la tension de la batterie, la charge AC ou le courant de la batterie. Pour l'état de charge, vous réglez un niveau de démarrage et un niveau d'arrêt distinct. Le groupe recharge ainsi chaque fois la batterie sur une bonne partie, au lieu de s'allumer et s'éteindre sans cesse. Comment dimensionner le groupe lui-même, nous l'expliquons dans notre article sur le groupe électrogène avec batterie.

Vous avez tout de même un raccordement ? Le réseau peut alors reprendre le rôle du groupe électrogène dans un système semi hors réseau. Selon la prescription Synergrid C10/11, le passage entre réseau et îlotage doit alors suivre le principe « break-before-make » (d'abord déconnecter).

Combien de panneaux solaires pour être autonome ? Un exemple chiffré pour une maison sans gaz

Chiffres illustratifs, arrondis. Une vraie conception part de vos propres mesures quart-horaires.

Une maison individuelle avec pompe à chaleur consomme, selon une mesure, en moyenne 18 kWh par jour en décembre et 8 kWh par jour en juin. Le toit offre de la place pour 12 kWc à 35°, orientés plein sud.

• Batterie : 25 kWh LFP, utilisés jusqu'à 80 % de profondeur de décharge, donnent 20 kWh utiles. C'est un peu plus qu'une journée moyenne de décembre.
• Les cinq jours les plus faibles : les 12 kWc produisent ensemble environ 7,6 kWh, pour 90 kWh de consommation. Sans groupe électrogène, impossible de tenir.
• Groupe électrogène : s'il fournit environ 6 kW nets au système, il couvre le manque d'un décembre moyen en à peu près 27 heures de fonctionnement. Dans le décembre le plus faible, c'est environ 56 heures. Ajoutez les pertes de charge et de conversion.
• Inclinaison : à 60°, la production de décembre monte à environ 472 kWh et le manque moyen descend à environ 86 kWh, soit presque moitié moins d'heures de groupe.

Le surplus d'été est important. Dans un système hors réseau, il est perdu, sauf si vous déplacez de la consommation vers l'été. Le logiciel de suivi vous montre quand ce surplus est disponible.

Vous voulez voir à quoi ressemble un tel système en réalité ? Découvrez nos références hors réseau, comme l'écurie et le chalet hors réseau à Kasterlee, qui tournent toute l'année sur le solaire et une batterie de 16 kWh.